TERRÔMETRO ELETRÔNICO MEGABRÁS MTA-10 KW • ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS • INSTRUÇÕES DE USO • CERTIFICADO DE GARANTIA
MTA-10KW
MEDIDOR DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO E RESISTIVIDADE MEGABRÁS MTA-10 KW
APRESENTAÇÃO O terrômetro MTA-10 KW é um Medidor de Resistência de Terra analógico e automático, que permite medir Resistências de Aterramento Aterramento e Resistividade Resistividade Específica Específica do Terreno pelo Método de Wenner. Tem incorporado também um voltímetro que permite a medição de tensões espúrias do solo, provocadas por correntes parasitas. APLICAÇÕES Este equipamento é muito utilizado para medições de resistência de aterramento de pára-raios, torres de transmissão de energia, subestações, cabinas primárias, etc. Em todos os casos a medição prévia da resistividade específica do terreno é um dado importante que serve para projetar os sistemas de aterramento e para avaliar sua variação a respeito do tempo. MÉTODO DE MEDIÇÃO Um gerador interno, sincrônico, de 1470 Hz, injeta corrente alternada " I I " " no terreno através de estacas auxiliares. A tensão " V ", ", gerada no terreno é lida pelo instrumento, que internamente faz a divisão V/I e é mostrada no instrumento indicador numa escala expressada em ohms. Possui um circuito exclusivo de realimentação que permite regular automaticamente a corrente injetada no terreno. Entretanto, um circuito voltimétrico de alta impedância de entrada, lê direta e instantaneamente a Resistência de aterramento ou a Resistividade Específica do terreno, já que tem 4 bornes de saída, dois para corrente e dois para tensão. 2
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ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ALIMENTAÇÃO 9 Pilhas grandes, tamanho " D", de fácil aquisição na praça. Possui entrada para alimentação através de bateria de 12V . DIMENSÕES E PESO Mede 290x155x130 (milímetros). O equipamento só, pesa 2,3 Kg. (Incluindo estojo, pilhas e manual, soma 3,5 Kg, e os acessórios na sacola, pesam 6,5 Kg) POTÊNCIA E CORRENTE DE SAÍDA Opera com potência menor que 0,5 W e com corrente inferior a 30 mA. VERIFICADOR DO ESTADO DAS PILHAS Possui uma tecla para medir a tensão das pilhas. CLASSE DO INSTRUMENTO O instrumento e classe 2. TEMPERATURA E UMIDADE Trabalha na faixa de temperatura entre 0 e 50ºC e até 90% de URA. NORMAS UTILIZADAS. O terrômetro responde às normas NBR 7117/81, NBR 5456, NBR 5460 ACESSÓRIOS FORNECIDOS JUNTO COM O EQUIPAMENTO • 04 Estacas de alma de aço, revestidas de cobre sistema "Copperweld ", de 60 cm de comprimento com 04 extratores de estacas e alavanca sacadora.
• Jogo completo de pontas de prova, contendo: • 4 cabos de 2,5 mm² de seção, tipo Autoplastic". Dois de 20 metros, um de 40 metros e outro de 4 metros. 3
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• Manual de uso em português. • Estojo de fino courvim que permite a operação do equipamento sem retirá-lo do mesmo.
ALARME Um sinal de som agudo intermitente indica anomalias no circuito. Se por qualquer razão, a corrente for inferior ao valor requerido para fazer a medição, (por exemplo cabos auxiliares cortados ou desligados do equipamento ou das hastes, terreno com altíssima resistividade, etc) é acionado o circuito de alarme que faz gerar o "bip" intermitente. OPCIONAIS Pode-se solicitar com bateria recarregável de 12 V; 6,5 A/h, Código B-12. Carregador de bateria externo, para operar desde a rede de 110/220 VCA, Código CB-12.
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INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE TOMADA DE TERRA 1-1 Crave no terreno duas estacas, a estaca de corrente “ E 3” e a estaca de tensão “ E 2” , como indicado na figura 1. Os terminais “Exc” e “Ext” do Terrômetro deverão permanecer curto-circuitados mediante a chapinha cromada entregue com o equipamento. Um destes bornes ligar-se-á, à tomada cuja resistência se quer medir, “E 1”, com um cabo de pequeno comprimento. E3 Estaca de corrente
E2
E1
Estaca de tensão
Aterramento à medir
Ec
Et
Ext-Exc
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1-2 Pressione o botão de “ Bateria” e a seguir aperte o botão pulsador “LIGA” . O ponteiro se posicionará na zona azul se o estado das pilhas for bom, ou na zona vermelha se as pilhas estiverem descarregadas. Neste caso, substitua as pilhas por novas unidades e refaça o teste para verificar novamente se as últimas peças estão em bom estado (o ponteiro deve indicar zona azul). 1-3 Continuando, pressione a tecla de “ 10 K Ω “ e a seguir aperte o botão pulsador “ LIGA”. O ponteiro indicará um valor entre 0 e 100 o qual deverá ser multiplicado x 100. Se o valor de resistência for pequeno, pressione a tecla de “ 1.000 Ω ” e a seguir o botão LIGA, multiplicando o valor indicado pelo ponteiro x10; ainda se o valor for pequeno, tem mais duas escalas para medi-lo, a de “ 100 Ω ” onde o multiplicador é 1 (leitura direta), e a de “ 10 Ω ” onde deve-se multiplicar x 0,1. Resumindo, o equipamento tem 4 escalas de medição, correspondendo a cada caso, um multiplicador de escala conforme a seguinte tabela: INTERVALO TECLA MULTIPLICADOR X 100 0-10.000 Ω 10 KΩ X 10 0- 1.000 Ω 1.000 Ω X 1 0- 100 Ω 100 Ω X 0,1 010 Ω 10 Ω 2 UTILIZAÇÃO COMO VOLTÍMETRO 2-1 A entrada do voltímetro são os bornes “ Et ” e “Ext ” . Não é necessário desligar os outros bornes das estacas para realizar a medição. 2-2 Verifique que as estacas da entrada do voltímetro estejam ligadas à terra, depois pressione o botão " Volts" e a seguir pressione o botão " LIGA". O instrumento indicará uma tensão espúria provocada por correntes parasitas, na escala verde graduada de 0 a 30 V.C.A., com erro inferior ao 3%.
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3 MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE ESPECÍFICA DO SOLO 3-1 Crave no terreno 4 estacas, bem alinhadas e igualmente espaçadas de uma distancia D. Conecte-as ao terrômetro como indica a figura 2. Os terminais “Ex t ” e “Exc não devem estar curtocircuitados. D
D
Ec
Et
D
Ext Exc
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Figura 2
MEGABRAS
3-2 Pressione o botão de " 10 K Ω " e logo ligue o botão de " LIGA". Deve-se ler o valor indicado pelo ponteiro na escala vermelha. Se o valor obtido for pequeno, pressione o botão de " 1.000 Ω " e a seguir o botão de " 100 Ω " ou de " 10 Ω ". Em cada caso, deve-se utilizar o multiplicador adequado segundo a seguinte tabela: Botão 10 KΩ 1.000 Ω 100 Ω 10 Ω
Intervalo de Medição 0 - 60.000 Ω 0 - 6.000 Ω 0 - 600 Ω 060 Ω
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Multiplicador x 100 x 10 x 1 x 0,1
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3-3 Para obter o valor de Resistividade Específica do solo, a uma profundidade " D", deve-se multiplicar o valor lido na escala vermelha pelo valor em metros da distância de espaçamento entre hastes D. Assim obterá o valor da resistividade ρ a uma profundidade D, valor idêntico em metros a distância de espaçamento entre hastes D. Recomendamos ler a norma NBR 7117 que trata o procedimento de "MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO PELO MÉTODO DOS QUATRO PONTOS (WENNER). " A norma é bastante antiga e refere-se ao método de medição, que adotamos como padrão para todas as medições. A disposição das hastes é a indicada na figura 2. e a explicação geral do método baseia-se na fórmula de Wenner: ρ
= 2
πRD
onde ρ é o valor da resistividade do terreno a uma profundidade D. π = 3,14 R é o valor da resistência de aterramento ( valor lido na escala preta do galvanómetro em Ω). D distância em metros, do espaçamento entre hastes. (ver fig. 2). Como a escala vermelha indica diretamente o valor 2πR, o valor da resistividade ρ será dado pelo valor lido na escala vermelha ( 2πR) multiplicado pelo valor D (distância entre hastes). A norma recomenda fazer medições num determinado local com diferentes pesquisas de profundidades , ou seja que devem-se fazer várias medições com espaçamentos das hastes entre 1 metro e o maior valor possível, recomendando-se os valores de 1, 2, 4, 8, 16, etc., metros. 3-4 Posicionamento físico. As medições devem cobrir toda a área a ser abrangida pelo eletrodo de aterramento.
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A norma NBR 7117 recomenda como cinco, o número mínimo de pontos para uma área de até 10.000 m², dispostos como na figura 3. Para o ponto central devem ser necessários dois conjuntos de medições (cada conjunto de medições com espaçamentos de 1, 2, 4, 8, 16, etc., metros). Para áreas maiores, pode-se dividir em sub-áreas de 10.000 m² cada uma e fazer medições em 5 pontos como na figura 3. Também em caso de geometrias diferentes, sempre existirá a possibilidade de circunscrever um retângulo e proceder como o caso anterior.
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3-4 Aterramentos pontuais. No caso de aterramentos como em páraraios, linhas de transmissão e distribuição e subestações unitárias as medições devem ser efetuadas nos pontos em questão. Devem ser executadas em direções ortogonais, com exceção do caso das linhas, quando deverão ser feitas nas direções dos eixos das mesmas. Nas proximidades de linhas de transmissão e distribuição, ou subestações, onde é possível encontrar malhas de aterramento, deve ser observada uma distância mínima entre o ponto de medição e esses obstáculos. A presença desses elementos provoca interferência nas medições ocasionando erros nos valores obtidos. No caso de materiais condutores enterrados, estes podem provocar uma não variação do valor da resistência medida para os diversos espaçamentos. Na figura 4 pode-se observar alguns critérios sugeridos para evitar erros produzidos por interferências de materiais enterrados.
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3-5 Profundidade de cravação das estacas auxiliares. A profundidade de cravação das estacas deve ser suficiente para assegurar o contato das mesmas com o terreno. A relação entre a profundidade de cravação e o espaçamento entre as hastes deve ser tida em conta para o inicio das medições quando utilizam-se um espaçamentos de 1, 2 e 4 m, pois a resistividade específica do terreno responde a fórmula seguinte: ρ
=
4 π R D 1
+
2
D
2
D + 4 p
2
−
D 2
D + p
2
Ver figura 5, onde: ρ = Resistividade específica do terreno D = Distancia entre hastes (espaçamento) p = Profundidade de aterramento das hastes auxiliares R = Valor da resistência na escala preta do MTA-10 KW Quando D>20 p a fórmula de resistividade pode ser simplificada para : ρ = 2πRD
Que é a fórmula simplificada onde a escala vermelha toma como verdadeira.
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Ec Et Ext Exc
Ec
MEGABRÁS
Et
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Exc
Ext
p D
D
D
FIGURA 6 Ec
Cabo d e 2 0 m
Et Ext Exc
Cabo de40 m
MEGABRÁS Ec
Et
Cabo de20 m Ext
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Exc
Cabo de3m
D
D
D
D= 16 m
Para realizar a medição com D =16 m podem posicionar-se os cabos como amostra a figura 6. 13
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MÉTODO DE SCLUMBERGER. Nos Terrômetros MEGABRÁS, modelos MTA-10 KW e MTD-20KW, nos quais pode-se medir resistividade específica do terreno pelo método de Wenner, também pode-se medir pelo método de Sclumbeger. O método consiste basicamente em cravar 4 eletrodos, mas mantendo os centrais fixos e variando apenas os dos extremos. A configuração é a seguinte: Exc
Et
Ext
Exc
a
L
L
e a fórmula a utilizar é:
ρ
=
( 2 π R )
a ( ) ⋅ ⋅ L − 2 2
1 4
Onde ρ
é o valor da resistividade específica do terreno,
R é o valor da resistência indicada pelo MTA-10KW, π
= 3,14
L é a distancia desde o centro até as estacas de corrente, a é a distancia entre as estacas de tensão.
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4 INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO NAS ESTACAS AUXILIARES. TABELA 1 Intervalos de Resistências à medir 0-10 Ω 0 - 100 Ω 0 - 1000 Ω 0 - 10 K Ω
Resistência de estaca ET (para Resist. de Ec = 10 Ω)
ERRO
0 Ω até 1 KΩ 1 KΩ até 2 K Ω 2 KΩ até 10 KΩ 0 Ω até 1 KΩ 1 KΩ até 5 K Ω 5 KΩ até 10 KΩ 0 Ω até 1 KΩ 1 KΩ até 5 K Ω 5 KΩ até 10 KΩ 0 Ω até 1 KΩ 1 KΩ até 5 K Ω 5 KΩ até 20 KΩ
< 0,5 % <2% <5% < 0,5 % <2% <5% < 0,5 % <2% <5% < 0,5 % <2% < 5%
TABELA 2 Intervalos de resistências à medir 0-10 Ω
0-100 Ω
0 - 1 KΩ 0 - 10 KΩ
Resistência de Estaca Ec (Para Et = 10 Ω) 0 até 1 K Ω 1 KΩ até 5 K Ω 5 KΩ até 20 KΩ > 30 KΩ 0 até 5 K Ω 5 KΩ até 10 KΩ 10 KΩ até 20 KΩ > 30 KΩ 0 até 10 K Ω 10 KΩ até 20 KΩ > 30 KΩ 0 KΩ até 10 KΩ 10 KΩ até 30 KΩ > 400 KΩ 15
ERRO <1 % < 2% <10 % ALARME <1% <2% <5% ALARME <2% <5% ALARME <1% <5% ALARME
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5 INFLUÊNCIA DA TENSÃO ESPÚRIA NA MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO. TABELA 3 Intervalos de Resistências 0 - 10 Ω 0 - 100 Ω 0-1KΩ 0 - 10 K Ω
Tensão Aplicada 0 à 20 Volts 20 à 40 Volts 0 à 50 Volts 50 à 100 Volts 0 à 50 Volts 50 à 150 Volts 0 à 10 Volts 10 à 40 Volts
Incidência percentual da tensão, no valor medido de Resistência de Terra. < 0,5 % <5% <1% <4% <1% <5% <1% <4%
6 ALARME 6-1 O terrômetro MTA-10 KW apresenta um sistema de alarme engenhoso para evitar registros de medições erradas. Para verificar o seu funcionamento, basta ligar o equipamento com o circuito de corrente em aberto (os bornes Ec ou Exc desligados). Se por qualquer razão, a corrente for inferior ao valor requerido para fazer a medição, ou não circular corrente entre Ec e Exc, é acionado o circuito de alarme que gera um sinal de som agudo intermitente. Estando no campo durante a medição, ao ouvir o som do "bip" intermitente, o operador deve revisar as ligações dos cabos às estacas e aos bornes do terrômetro. Se ainda o "bip" continuar, deve-se revisar a continuidade dos cabos (cabo cortado). Estando assegurado destas possíveis falhas e se ainda o "bip" continuar deve melhorar substancialmente o aterramento das estacas auxiliares de corrente, regando-as ou colocando estacas de maior comprimento ou hastes em paralelo com estas. Também deve-se revisar o "Estado da Bateria".( Veja ponto 1-2) 16
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7 CONSIDERAÇÕES ESPECIAIS SOBRE A MEDIDA DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO. No método normalmente utilizado para medir a resistência de difusão de uma tomada de terra, empregam-se duas estacas como eletrodos auxiliares. Estas estacas cravam-se no terreno formando uma linha reta com a tomada de terra à medir. A estaca mais distante, "Ec", atua como eletrodo de corrente, a outra estaca "Et" (localizada entre à medir e a de corrente) atua como eletrodo de tensão. Na figura 1, D1 é a distância entre o aterramento à medir e a estaca de corrente, Ec e D2 é a distância entre o aterramento à medir e a estaca de tensão Et . Do esquema desta figura deduz-se que a corrente gerada pelo gerador interno do terrômetro, aplica-se entre a tomada de terra incógnita e o eletrodo de corrente Ec . A tensão é medida entre o eletrodo de tensão Et e a tomada de terra. O equipamento lê a corrente que gera e a tensão entre Ex e Et e portanto, obtém o valor da resistência. Analisemos agora a figura 7.
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Se entre os pontos O e D1 fizermos circular uma corrente com o terrômetro Megabrás, se formará uma curva de diferentes valores de tensão (e portanto, de Resistências) entre o ponto O e cada um dos pontos onde cravemos a estaca de tensão Et . Traçando um gráfico dos valores de resistência em função da distância obteremos os pontos D, G, B', H, L, M, N, P, Q, R e D1' , os que formarão uma curva como a da figura 7. Pesquisando o perfil de potencial que cria-se no terreno, pode-se observar que a tensão aplicada não distribui-se uniformemente. Efetivamente, na proximidade de ambos eletrodos (zonas OB e AD1), aparecem importantes gradientes de potencial, mas existe uma zona onde o potencial é constante, chamado de patamar de potencial (zona BA) A zona mais próxima à cada eletrodo onde o gradiente de potencial é significativo denomina-se zona de influência de um eletrodo. Empiricamente, pode-se determinar que a zona de influência de um eletrodo aterrado tem um raio entre 3 e 5 vezes a maior dimensão do eletrodo (geralmente seu comprimento). Para obter uma medição correta de resistência de difusão de uma tomada de terra é necessário certificar-se que as zonas de influência da tomada de terra e da estaca de corrente Ec , não sobreponham-se. Aparecerá assim, o patamar de potencial no qual deve-se cravar a estaca de tensão Et. Na prática geralmente desconhece-se a verdadeira forma do perfil de potencial criado. Para determiná-lo deveria se tomar a medida da resistência mantendo fixa a estaca de corrente Ec , e variar a posição da estaca de tensão Et , partindo das proximidades do local onde está cravada Ec e avançando em direção até a tomada de terra em trechos curtos. Assim poderíamos obter um gráfico similar ao da figura 7.
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Quando precisa-se determinar o valor de uma resistência de aterramento e desconhece-se a geometria do mesmo, pode-se começar pelo método mais simples que consiste em adotar o valor de uns 30 m para D1 e 18 m para D2 (ou seja D2 = 0,6 D1), como indicado na fig. 1. Com estas primeiras distâncias realiza-se uma primeira medição. Depois crava-se a estaca de tensão Et a uns 16 metros e realiza-se uma segunda medição, e a seguir crava-se Et a uns 20 metros e realiza-se a terceira medição. Se os valores obtidos nessa três medições não diferirem em mais de 5% da média do valor (obtido da soma das 3 medições e dividindo por 3) considera-se que o valor obtido na primeira medição (D2=0,6D1) é o valor da resistência de aterramento. Se a diferença é maior, significa que existe uma superposição das áreas de influência. Em tal caso é necessário aumentar D1 e repetir o procedimento, começando com D2 = 0,6D1 até cumprir a condição de que a estaca de tensão esteja cravada no patamar de potencial. Para aproveitar integralmente todas as possibilidades do equipamento é importante que o usuário informe-se melhor respeito de medições de resistência de aterramento. Existem vários métodos para cada caso e recomendamos a leitura do artigo "Métodos para medição da resistência de aterramento" publicado na revista "ELETRICIDADE MODERNA" Nº 223 de Out. de 1992. 8 TESTE DO APARELHO E MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS COMUNS. 8-1 O teste do aparelho é feito no laboratório da MEGABRÁS, medindo resistências comuns, cujo valor é conhecido com precisão.
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CERTIFICADO DE GARANTIA A MEGABRÁS INDÚSTRIA ELETRÔNICA LTDA., assegura ao proprietário consumidor do aparelho aqui identificado, garantia contra qualquer defeito de material ou de fabricação que ele apresentar no prazo de 2 (dois) anos, contados a partir da data de aquisição pelo primeiro comprador/ consumidor, aquisição esta feita em revendedor autorizado de nossos produtos ou diretamente com a MEGABRÁS Ltda. A MEGABRÁS, restringe sua responsabilidade à substituição das peças defeituosas, desde que, a critério de seu departamento técnico, se constate falha em condições normais de uso. A mão de obra e substituição de peças com defeitos de fabricação, em uso normal do aparelho, serão gratuitas dentro do período de garantia. A MEGABRÁS, declara a garantia nula e sem efeito se este aparelho sofrer qualquer dano provocado por acidentes, agentes da natureza, uso em desacordo com o manual de instruções, ou por ter sido ligado a rede elétrica imprópria ou sujeita a perturbações excessivas, ou ainda, no caso de apresentar sinais de haver sido violado o lacre, ou ajustado ou consertado por pessoas não autorizadas pela MEGABRÁS. Também será considerada nula a garantia se este certificado ou Nota Fiscal de compra, apresentar rasuras ou modificações. A MEGABRÁS , obriga-se a prestar os serviços acima referidos tanto os gratuitos, como os remunerados, somente em sua fábrica da cidade de São Paulo. O proprietário/consumidor residente em outra localidade, ainda os de São Paulo, serão portanto, os únicos responsáveis pelos riscos e despesas de transporte do aparelho à fábrica (ida e volta). MODELO NOME ENDEREÇO REVENDEDOR NOTA FISCAL
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Nº DE SÉRIE
DATA
20
